Tính toán dòng điện ngắn mạch (dòng điện lỗi) trên phía thứ cấp của biến áp cung cấp cho đường dây truyền tải là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều tham số của hệ thống điện. Dưới đây là các bước và công thức liên quan để giúp bạn hiểu cách thực hiện tính toán này. Chúng ta sẽ giả định hệ thống là hệ thống AC ba pha, và sự cố xảy ra trên phía thứ cấp của biến áp.
1. Xác định Các Tham số Hệ thống
Các Tham số của Biến áp:
Công suất định mức của biến áp S định mức (đơn vị: MVA)
Độ kháng của biến áp ZT (thường được đưa ra dưới dạng phần trăm, ví dụ: ZT = 6%)
Điện áp phía sơ cấp của biến áp V1 (đơn vị: kV)
Điện áp phía thứ cấp của biến áp V2 (đơn vị: kV)
Các Tham số của Đường Dây Truyền Tải:
Độ kháng của đường dây truyền tải ZL (đơn vị: ohm hoặc ohm mỗi kilômét)
Chiều dài của đường dây truyền tải L (đơn vị: kilômét)
Độ Kháng Nguồn Tương Đương:
Độ kháng tương đương của nguồn ZS (đơn vị: ohm), thường được cung cấp bởi lưới điện phía thượng nguồn. Nếu nguồn rất mạnh (ví dụ: từ nhà máy điện lớn hoặc bus vô hạn), bạn có thể giả định ZS ≈ 0.
2. Chuẩn Hóa Tất cả Độ Kháng về cùng Cơ Sở
Để đơn giản hóa các phép tính, thông thường người ta chuẩn hóa tất cả độ kháng về cùng cơ sở giá trị (thường là phía sơ cấp hoặc thứ cấp của biến áp). Ở đây, chúng ta chọn chuẩn hóa tất cả độ kháng về phía thứ cấp của biến áp.
Điện Áp Cơ Sở: Chọn điện áp phía thứ cấp V2 làm điện áp cơ sở.
Công Suất Cơ Sở: Chọn công suất định mức của biến áp S định mức làm công suất cơ sở.
Độ kháng cơ sở được tính như sau:
trong đó V2 là điện áp dòng phía thứ cấp (kV), và S định mức là công suất định mức của biến áp (MVA).
3. Tính Độ Kháng của Biến Áp
Độ kháng của biến áp ZT thường được đưa ra dưới dạng phần trăm và cần được chuyển đổi thành giá trị độ kháng thực tế. Công thức chuyển đổi là:
4. Tính Độ Kháng của Đường Dây Truyền Tải
Nếu độ kháng của đường dây truyền tải được đưa ra theo ohm mỗi kilômét, hãy tính tổng độ kháng dựa trên chiều dài đường dây L:
5. Tính Độ Kháng Nguồn Tương Đương
Nếu độ kháng tương đương của nguồn ZS đã biết, sử dụng trực tiếp. Nếu nguồn rất mạnh, bạn có thể giả định ZS ≈ 0.
6. Tính Tổng Độ Kháng
Tổng độ kháng Ztotal là tổng của độ kháng biến áp, độ kháng đường dây truyền tải, và độ kháng nguồn tương đương:
7. Tính Dòng Điện Lỗi
Dòng điện lỗi Ifault có thể được tính bằng Định luật Ohm:
trong đó V2 là điện áp dòng phía thứ cấp (kV), và Ztotal là tổng độ kháng (ohm).
Lưu ý: Dòng điện lỗi I fault được tính là dòng điện (kA). Nếu bạn cần dòng điện pha, chia cho
8. Cân Nhắc Công Suất Ngắn Mạch của Hệ Thống
Trong một số trường hợp, có thể cần phải cân nhắc công suất ngắn mạch của hệ thống SC, có thể được tính như sau:
trong đó SC tính bằng MVA.
9. Cân Nhắc Đường Dây Truyền Tải Song Song
Nếu có nhiều đường dây truyền tải song song, độ kháng của mỗi đường dây ZL phải được kết hợp song song. Đối với n đường dây song song, tổng độ kháng đường dây truyền tải là:
10. Cân Nhắc Các Yếu Tố Khác
Tác động của Tải: Trong hệ thống thực tế, tải có thể ảnh hưởng đến dòng điện ngắn mạch, nhưng trong hầu hết các trường hợp, độ kháng tải lớn hơn nhiều so với độ kháng nguồn và có thể bỏ qua.
Thời gian Hoạt Động của Thiết Bị Bảo Vệ Rơle: Thời gian tồn tại của dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào thời gian hoạt động của thiết bị bảo vệ rơle, thường hoạt động trong vài mili giây đến vài giây để loại bỏ sự cố.
Tóm Tắt
Để tính dòng điện lỗi trên phía thứ cấp của biến áp cung cấp cho đường dây truyền tải, bạn cần xem xét độ kháng biến áp, độ kháng đường dây truyền tải, và độ kháng nguồn tương đương. Bằng cách chuẩn hóa tất cả độ kháng về cùng cơ sở giá trị và áp dụng Định luật Ohm, bạn có thể tính dòng điện lỗi. Trong ứng dụng thực tế, bạn cũng nên cân nhắc thời gian hoạt động của thiết bị bảo vệ rơle và tác động của tải.
